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实现绿色是一项系统工程

原创 Linux操作系统 作者:Java_simon 时间:2009-08-05 13:42:14 0 删除 编辑

今天,企业的业务需求驱动着数据中心内的各种服务器和存储设备飞速增长,全球数据中心急剧膨胀。在地球环境日益恶化、能源问题日趋严重的大背景下,企业已经不仅仅被数据中心庞大的功耗、严重的散热问题以及高昂的电费所困扰,如何简化管理、如何更好地支持企业业务的灵活快速发展,也成为了绿色数据中心建设的新目标。

IT变身“电老虎”


2005年,Google在美国俄勒冈州仅有1.2万人口的小镇建设了数据中心,此举后来成为了“绿色IT”的重要标志事件。Google之所以将新数据中心选址俄勒冈州,原因有三: 一是投资回报率高; 二是依山傍水既可做水冷,又能解决散热问题; 三是在水边可以自建发电站,这就解决了供电问题。

事实上,逐年飞速攀升的电力消耗已经成为IT企业运营成本中的很大一部分。据IDC报告显示,2007年,中国IT产品总耗电量估算在300亿~500亿度,服务器的能耗总花费为136.8亿元,占到了IT产品总能耗的1/3,等同于葛洲坝电站一年的发电总量。一般,一个拥有500台服务器的数据中心,服务器电费将达到180万元,而用于服务器冷却的空调等设施消耗的电量几乎等同于服务器本身的耗电,这样,每年电费将达到360万元。

业内人士估计,2008年,现有数据中心中约有50%已经无法保障足够的电力供应,且现有冷却系统的容量在未来也将会无法满足高密度设备对于能源的需求。

浪潮集团高级技术经理乔鑫认为,不断攀升的能耗成本一方面提高了数据中心的运营成本; 另一方面,由于国内发电主要是火力发电,耗电量越大就会产生越多的二氧化碳,因此也会带来更严重的环境污染。“在国内,谈到IT节能,服务器是关键。比如,在CPU空闲的时候,可以设法把CPU功耗降下来; 在硬盘空闲或是没有数据访问时,让某几个硬盘断电,当一旦有了新请求,再将硬盘重新恢复运转。这也就是借助服务器管理来实现绿色节能。”乔鑫说。

IBM系统与科技事业部企业级解决方案总经理朱明则认为,绿色数据中心的能耗评估非常重要。“有一种方法叫做能耗评估,是用来评判数据中心能耗的。有了这种评估工具,用户就可以了解用不同的方法应用服务器时能耗情况是怎样的,甚至最后还能计算出机房所排放的二氧化碳需要多少棵树来吸收。”朱明介绍说。

对此,奇梦达公司亚太区计算类存储产品部高级市场经理吴至中讲到,根据今年4月的分析报告,整个ICT市场的二氧化碳排放占全球总排放的2%,与航空业的排放相当,所以ICT产业是全球温室效应的一个重要“元凶”。而在ICT产业中,PC和服务器实际上占到了60%以上,因此,内存的绿色就显得格外重要。

利用好虚拟化

是关键


随着“绿色IT”在中国的发展,如今其已经不是一个孤立的概念,它不仅涵盖了IT产品的研发、采购、生产、包装、物流、销售、使用和维修,还要求IT企业不断提供越来越多的绿色产品。

Novell公司高级技术工程师仲智维表示,通过虚拟化技术、对服务器进行整合,可以完成数据中心的优化。“虚拟化技术分为全虚拟化和半虚拟化。全虚拟化是所有的应用和操作系统都运行在虚拟机的监控层上; 半虚拟化则是操作系统和应用不经过虚拟机,通过VMM虚拟机的监控层直接访问系统的硬件,这就提高了磁盘I/O和网络I/O的性能。全虚拟化与半虚拟化相比较,半虚拟化给用户带来的是更好的I/O性能。”仲智维认为。

事实上,虚拟化技术并不是真正的解决办法,自动化的虚拟化解决方案才是关键。仲智维解释说: “虚拟化之后,仍然要面临如管理同样多的虚拟化操作系统等难题,因此,自动化的虚拟化就显得非常重要,这包括服务器整合、业务连续性、资源动态分配、动态生成、负载管理等。而自动化的虚拟化可以提高服务器和空间的利用率,提高服务的可用性以及业务的灵活性,并降低成本。”

据仲智维介绍,虚拟化技术实现后,可以将大约700台物理服务器整合到一个数据中心,通过对服务器的整合,把用不着的服务器从数据中心中剔除出去,通过对资源消耗的降低来节省成本,与此同时,物理服务器的管理工作也能够大大减少。

关于虚拟化在数据中心中的价值,作为虚拟化三巨头之一的思杰公司有独到的看法。思杰系统公司大中华区市场总监陶欣指出,思杰利用虚拟化技术把数据中心转化为应用交付中心,从而使数据中心能够最平滑地与业务实现融合,并实现应用交付。

思杰认为,数据中心应该是一个服务中心,是把所有数据性的应用放在数据中心,然后前台用户在后台去抓取这些应用数据,这才是数据中心的核心思想。“数据中心提供的是强大的服务功能,不管你是什么样的业务,也不管你是什么样的OA系统、业务系统,实际上都是要在后台的资源中心抓取里面的数据和应用,来为终端用户的使用提供服务。数据中心的建设不是为了数据中心而数据中心,最终是为了资源集中之后能够平滑地交付出去。也就是说,把数据中心的应用平滑地推送到用户前端,这就是思杰倡导的应用交付方式。”陶欣说。

一体化的信息管理

 

正如人们所了解的,数据中心存在的意义之一就是保护数据,当系统出现故障时,能够恢复业务并连续运行。

传统数据保护使用的是磁带离场保护,把数据从一个地方放到另一个地方去,保证容灾,其弊端是磁带挪动的过程很复杂,并且流程需要人去做,过程的安全性也不能保证。但同时,也有一个优点: 一旦发生故障,就可以把它运回来。

在这种背景下,Commvault提出了通过计算机和网络传送的方式。在异地放一个存储设备,由于只需要实现一种容灾,因此不需要配置非常高端的硬件。数据在数据中心写完后,直接通过网络复制到异地,因为过程中不需要人工干预,这就有效地保证了过程的安全性。

在备份过程中,Commvault提出利用“断点续传”的功能,把数据管理变成一个任务,一旦发生故障时,按照流程从故障点开始恢复数据,这在节省能源的同时,提高了性能。此外,针对断点故障,Commvault资深系统工程师宋勇刚介绍了一种“网格存储”功能。众所周知,在链路中有任何故障都会发生中断,如果除了这条链路以外有其他链路可用,恢复到其他的链路上既可以解决断点故障问题,同时又可以解决数据中心的能耗问题。“通过网格存储,就可以让软件自己选择可用的链路,以自动判断的方式提高数据的安全性。”宋勇刚介绍说。

由于数据备份是数据中心非常重要的职能,为了减少数据量,Commvault公司还提出了“迁移”功能: 当有数据需求时,把数据按照策略迁移到已经产生备份介质的设备里去。迁移的好处是可以利用分级存储管理,把一个数据的占用空间释放出来,让空间去做更重要的事情,同时在原始位置上留下一个与这个数据相关的指针,一旦有需求访问,这个数据会自动回到业务系统供业务访问,使整个业务系统得到提升。同时,对业务系统进行备份时,备份的只是一个图片信息,指认信息非常小,只要备份几KB的数据就可以了,这样数据量便有效地减少了。

“Commvault在结合备份和迁移功能的同时,还提供了重复数据删除技术。”宋勇刚介绍说: “我们提供一种软件级别的重复数据删除技术,将备份和迁移两种技术集合。这项功能的优点是当做完备份再做迁移时,软件会识别出已经有一个迁移的版本,再做迁移时,不会真的迁移过去,只需把指针指向备份。这些技术的有机结合,使空间的占用更少,也有效地实现了绿色。”

多角度实现绿色

 

众所周知,绿色数据中心的建设目标有两个: 一是更环保,响应国家节能减排的号召,尽可能节省用电和耗材; 二是更安全。

“实现绿色数据中心,首先要做设备共享。”宋勇刚认为,以前数据中心有很多信息孤岛,每上一个业务和系统,都会为此购买一套硬件主机及数据库等,并各成一套体系,而这个体系和其他体系之间的关系却并不大,即形成了“信息孤岛”。

“打个比方,针对北京堵车的问题,国外专家就提出了应当打开环路的设想。我们以前增加环路的目的是为了快速交通,但环路一旦满了就会造成拥堵,因为环与环之间是不通的。后来北京修了很多高架桥,环和环之间通了,交通状况也就好了很多。设备共享也是同样的道理,过去的数据是一套套的‘信息孤岛’,让它们实现共享,就可以减少对设备的新需求量。”宋勇刚形象地解释说。要节省耗电量,首先就要减少对设备的使用,实现共享后设备量会减少,用电量自然也会减少。

“要实现绿色就要尽可能地减少数据量。”航天联志科技技术总工程师孙庭瑞认为,数据是由业务系统产生的,数据产生后要对数据进行相关管理,为了保证数据的安全还要做备份,因此如果能够减少备份量,就可以减少对设备的需求量。同时,如果能够利用归档技术把不常用的数据从主存储挪到性能相应低一点的次级存储上,就能够减少主存储的空间以及主存储上需要备份的数据量,从而就从根本上减少了数据量。

前面提到,重复数据删除技术的应用也有助于实现绿色节能。在现实情况中,有很多数据是冗余的,在管理时冗余的数据只做一次备份就够了,而重复数据删除技术能够为数据中心整理出更多的空间。

“重复数据删除对于绿色的贡献是最为直接和直观的,而我们要做的就是掌握和应用好这一技术,并将其在一个硬件平台上实现。现在,我们已经实现了把重复数据删除及硬件压缩高度地集成在一个硬件芯片里。”北京众志和达科技有限公司副总经理马林谈到。

此外,集群存储被认为是目前存储架构的新潮流,因为集群存储架构非常符合绿色的要求。美国赛龙集群存储技术有限公司中国区技术部经理杨峰说: “现在流行的NAS和SAN架构一般都是1~2个机头带多个盘阵的形式,也就是说,其存储的处理能力和性能都受到了机头的限制。”杨峰做了个形象的比喻,传统的存储架构就像提速前的火车,每节车厢都有乘客,而提供动力的火车头是惟一的,当车头坏了,整个火车就不能工作了; 说到存储,也就是说后端的存储不管有多少,完全依赖机头提供动力。这就不像动车组,每节车厢都有自己的动力; 集群存储就像动车组,是动力分散型的集群存储架构,既符合绿色存储的需求,同时,性能和数据的安全性也比较高。

“事实上,随着IT与业务的融合发展,数据中心需要不断在生命周期里做相应的更新,一般,数据中心的合理运营周期是20至30年,因此,做绿色数据中心,不单单是买一个绿色设备或安装一个软件解决方案,而是要在整个生命周期里解决绿色的问题。”万国数据服务有限公司设施规划与建设总经理凌宇翔说。

让数据中心

更高效地工作

 

对于企业来说,数据中心有两个很重要的资产: 一是数据; 二是人力。因此,降低人力成本对于绿色数据中心来说意义重大。

企业业务的扩张使得其需要更多的IT系统来支撑业务的运行,数据中心的规模将越来越大,建立集中式、大型的数据中心逐渐成为一种趋势。在这种情况下,数据中心本身的耗能会占到企业成本中的很一大部分。对于IT人来讲,在现有资源下,如何更好、更有效地建设数据中心,支撑更多的业务运算十分重要。

“在现有人力条件、物质资源和技术情况下,如何更有效地发挥数据中心的资源及其他技术优势以支撑逐渐扩张的业务是非常重要的。当然‘绿色’不仅代表了一种环境问题,还包涵了企业的责任感。”Avocent中国区技术部经理季晓文表达了自己对“绿色”的理解。

在规划数据中心时,企业一般非常关注两点: 一是物理设施,即如何更有效地利用机房的外部环境,构建更加合理的内部环境,从而利用物理因素来更好地构成通风环境,使制冷更有效地发挥作用等; 此外,在数据中心运维过程中,大家最关注的是如何将这么多类型的技术和产品更好地管理起来,即如何能有一个好的运维平台去包容这么多需要管理的不同方面。

在管理数据中心时,企业的需求是不同纬度的,要管理的对象也很多,且不同的纬度在空间中又形成直角,它们并不相关。但当它们统一在数据中心这个物理空间中时,互相之间就会有结合,这使得不同纬度上的需求最终被整合在了一个统一的管理平台上,从而使数据中心实现更高效的工作。

评论

解决好IT与管理脱节问题

 

近年来,无论是IT企业还是政府部门都十分关注IT的绿色节能。在企业中,业务管理决策人员甚至把“绿色”看得比IT还重要,这一方面是出于企业社会责任和环境保护责任,另一方面则是为了实现成本削减。

不过,研究机构ESG创始人、首席分析师Steve Duplessie却表示,根据其调研报告,在当前企业中,业务管理层与IT人员彼此越走越远。“业务层不知道IT有哪些技术、能帮他们做些什么; IT人员也不知道业务管理层需要什么。IT人员觉得自己对企业的发展起到了45%或者40%的作用,业务层人员却觉得IT只起到了18%的作用。无疑,随着这种脱节的增大,将会产生更多的问题。”Steve Duplessie在表示担忧的同时也认为,当下最关键的是让IT人员去考虑业务人员在想什么,如何用现有的技术来解决业务人员的问题; 而业务管理人员要了解IT有哪些技术能用以解决问题,而不是双方各走各的路。

“建设数据中心的核心目标不是数据中心,而是为了资源集中后能够平滑地交付出去。”思杰系统公司大中华区市场总监陶欣也表示认同,将数据中心承载的应用平滑交付到最终使用者手中,这才是所有建设的根本。因此,IT技术层面和业务管理层面的沟通十分重要。

“绿色IT”在中国发展到今天,已经不是一个炒作的概念,绿色与否,对最终用户选择产品起着举足轻重的作用,而企业如果在产品内部和外部都不能体现绿色,其生存空间会越来越小。另外,Steve Duplessie的全球调研报告显示,中国对“绿色”概念的接受能力和对“绿色”技术的采纳比欧洲和北美都快很多。可以说,在对“绿色”概念的接受和技术的使用方面,中国这一次走在了世界的前面。

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